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人类对宇宙充满好奇,从未停止过探索的脚步。相比之下,却对自己居住的这颗星球上的海洋知之甚少。地球上有极其丰富的资源蕴藏在深深的海底,它们是人类未来的希望。探索太空是艰难的,但是探索深海海底,开发深海资源又谈何容易!
小鱼鳔与大水舱
说起深海探索,人们自然会想到潜水艇。潜水艇能像鱼一样浮沉自如的本领给人留下了深刻的印象。但是,潜水艇与鱼实现浮、沉的原理是不一样的。
在鱼的体内长有一个白色的气囊,叫“鱼鳔”。鱼能够在水中随心所欲地游动,鱼鳔起了重要的作用。鱼鳔的形状像个葫芦,细细的颈部内有一条气管直通咽喉。这条气管只用来排气;而给气囊充气的气体,则是从鳔壁的血管分泌出来的。鱼利用鳔的大小变化来改变自身的体积,进而调节所受的浮力。当鱼受到的浮力大于其自身的重量时,就可上浮;反之,当所受到的浮力小于其自身的重量时,便可下沉。如果所受的浮力等于其重量,则可悬浮在水中。由于鱼鳔的收缩能力是有限的,所以鱼不能下沉到很深的海底。
由金属材料制成的潜水艇,不可能像鱼一样通过气囊的收缩或扩张,来改变自身体积的大小从而实现上浮或下沉。潜水艇的沉浮靠的是两侧各有一个大水舱,通过向水舱注水或排水来改变自身的重量,从而实现下沉或上浮。
潜水艇所受的最大浮力,等于它全部浸没在海中时所排开的海水的重量。对一艘潜水艇来说,这是一个确定的常数。当潜水艇要下沉时,便向水舱中注水,使自身的重量逐渐增加并大于它所受到的浮力;反之,当潜水艇要上浮时,就用压缩空气将水舱中的水排出,减少自身的重量,使它小于所受到的浮力;如果潜水艇的重量刚好等于它所受到的最大浮力时,便可悬浮在海中。
“长尾鲨”号的悲剧
1963年4月10日,美国国防部新闻发言人沉痛地宣布:“美国海军失去了一艘极其先进的核潜艇‘长尾鲨’号”。“失事地点的水深约2500米,任何救护措施都无法进行。”“长尾鲨”号核潜艇集当时世界核潜艇的全部优点于一体;水下航速高达40节,比水面上速度最快的船只还要快,是当时最先进的攻击型核潜艇。虽然下潜深度是严格保密的,但据事后了解,它能潜至400~500米的深处。而为了安全,它的外壳造得可以经受1000米深海水的压力,而且它的全部作业都是自动控制的。
当天早上,在传来一阵爆炸声后,指挥部就再也听不到“长尾鲨”号的任何声音了。就这样,108名士兵,21名军官和造船专家,永远长眠在了2500米深的海底。据推测,“长尾鲨”号可能遇到了温度异常的海水层,海水密度的突然变化,使它因获得的浮力急剧减小而失控,而且不能及时恢复浮力来保持稳定,直至毁灭。
“长尾鲨”号的悲剧表明,即使是核潜艇也不是万无一失的。尽管人类已经登上了月球,但对深海的了解还很肤浅。征服海洋,探索深海海底,人类还有一段漫长的路要走。
皮卡德与深潜器
人类一直向往着潜到更深的水下去探宝,但这很困难。因为海水越深,压力越大;在水深1000米的地方,海水可以把木材的体积压缩一半;在7600米的深处,空气会被压得像水一样密实;在1万米深的海底,潜水器所受的压强是地面大气压的1000倍。
1554年,意大利人塔尔奇利亚发明制造了木质的球形潜水器,虽然实用价值不大,但对后来的潜水器研制产生了深远的影响。早期的金属潜水器主要用来探寻沉船宝物,它们靠母船拖曳,由母船用钢缆将其悬吊在深深的海中。大海中无风三尺浪,由于母船的不断摇晃,使得钢缆一会儿松弛,一会儿绷紧;而钢缆每绷紧1次,它断裂的危险就增加一分。这种突如其来的绷紧,还会使潜水器发出像遭到鞭打一样的劈啪声,给乘员带来一种不祥的感觉。
潜水器的种种局限性深深触动了瑞士人奥古斯特·皮卡德。他想,既然充满密度比空气小的氢气或氦气的大气球能带着重物升空,为什么不能用密度比海水小的液体来帮助潜水器沉浮呢?1948年10月26日,皮卡德研制的直径为2米的球形潜水器下水了,它带有一个30立方米的充满汽油的浮箱。当潜水器沉入25米深的海底时,驾驶员迅速抛掉帮助潜水器下沉的压载物,返回水面。虽然25米是一个浅得可怜的深度,但从此人们把这种不需借助母船,也不要钢缆悬挂,完全能在深海中自由航行的潜水器叫深潜器,以示与早期潜水器的区别。不久,皮卡德研制的新的深潜器下潜到了1370米,虽然载人舱严重进水,但开创了人类深潜的新纪元。
闯荡万米深渊
1958年,皮卡德和他儿子为美国研制了长15.1米,宽3.5米,可乘载3人的新型深潜器“得里雅斯特”号,首次试潜就达到5600米,第二年达到7315米。1960年,皮卡德的儿子和一名美国海军上尉乘坐另一艘新建的“得里雅斯特”,去闯荡海下万米深渊——马里亚纳海沟。
上午8时23分,“得里雅斯特”号以1米每秒的速度缓缓向下滑行。很快,太平洋海面上的咆哮声消失了,四周静悄悄的,温度计显示出海水的温度在缓缓下降。他们打开探照灯,周围的海水立即被照得透亮。各种各样的鱼儿和其他海洋动物,不时在窗外游过。几分钟后,深潜器突然停止下沉,原来深潜器降到了“温度突变层”;9点整,深潜器降到了水下240米。
马里亚纳海沟呈“V”字形,越往下越窄,因此,稍有偏差,深潜器就有撞上沟壁的危险。到达9500米深时,深潜器果然产生了一阵强烈的摇晃。是到底了?可回声测深仪并没有反应。深潜器已经下潜10000米了,但回声测探仪仍未显出到达海底的任何信息。12点56分,回声测探仪终于有了反射信号,虽然信号微弱,但仍然能显示出此时距海底只有80米了。海水是那样的清澈,借助探照灯,他们透过舷窗看到了一只只身长2~3厘米的红虾,在如此巨大的海水压力下,它们仍然能够生存,简直不可思议。13点06分,“得里雅斯特”号经历了约5个小时的下潜,终于轻轻地碰到了沟底,深度为10916米。人类的灯光第一次照亮了幽深的海底;他们也成了世界上第一批到达地球最深区域的人。
“海沟”号失踪了
利用载人深潜器进行深海探索的风险极大;浩瀚的大洋中未知的、不确定的因素太多了,各种意外随时都有可能出现。使用无人潜水器同样可以完成多种科学研究,以及救生、修理、寻找、探查、摄影等工作。著名的“阿尔文”号无人深潜器曾经找到过落入地中海的氢弹和沉没在海底的“泰坦尼克”号邮船。
1953年,第一艘无人摇控潜水器问世;1980年,法国“逆戟鲸”号无人深潜器成功下潜6000米。1997年3月24日,在太平洋关岛附近海区,日本“海沟”号无人潜水探测器,从“横须”号母船上放入水中,成功潜入10911米深的马里亚纳海沟底部,这是无人探测器的潜水世界记录。不幸的是,2003年5月29日,“海沟”号在日本沿海失踪了。
“海沟”号长3米,重5.6吨,耗资1500万美元。它装备有复杂的摄像机、声纳和一对采集海底样品的机械手,是世界上唯一下潜深度达到7000米的缆控式探测器。“海沟”号失事时的下潜深度为4673米。由于当年的4号台风已经开始接近这一海域,操作人员于当天下午1时29分提前结束调查作业。但在回收“海沟”号时,不知什么原因使它始终无法回到母船的发射架中。紧接着海面控制船与“海沟”号的光缆通信和高达3000伏的电力供应突然中断;“海沟”号失踪了!尽管进行了长达一个月的搜索,但一无所获。
“海沟”号失踪使科学家痛心不已,他们将“海沟”号比作失事的“哥伦比亚”号航天飞机。是的,对科学研究来说,这确实是一个惨重的损失。它再一次表明,人类通向深海的路崎岖不平,还很长很长。
小鱼鳔与大水舱
说起深海探索,人们自然会想到潜水艇。潜水艇能像鱼一样浮沉自如的本领给人留下了深刻的印象。但是,潜水艇与鱼实现浮、沉的原理是不一样的。
在鱼的体内长有一个白色的气囊,叫“鱼鳔”。鱼能够在水中随心所欲地游动,鱼鳔起了重要的作用。鱼鳔的形状像个葫芦,细细的颈部内有一条气管直通咽喉。这条气管只用来排气;而给气囊充气的气体,则是从鳔壁的血管分泌出来的。鱼利用鳔的大小变化来改变自身的体积,进而调节所受的浮力。当鱼受到的浮力大于其自身的重量时,就可上浮;反之,当所受到的浮力小于其自身的重量时,便可下沉。如果所受的浮力等于其重量,则可悬浮在水中。由于鱼鳔的收缩能力是有限的,所以鱼不能下沉到很深的海底。
由金属材料制成的潜水艇,不可能像鱼一样通过气囊的收缩或扩张,来改变自身体积的大小从而实现上浮或下沉。潜水艇的沉浮靠的是两侧各有一个大水舱,通过向水舱注水或排水来改变自身的重量,从而实现下沉或上浮。
潜水艇所受的最大浮力,等于它全部浸没在海中时所排开的海水的重量。对一艘潜水艇来说,这是一个确定的常数。当潜水艇要下沉时,便向水舱中注水,使自身的重量逐渐增加并大于它所受到的浮力;反之,当潜水艇要上浮时,就用压缩空气将水舱中的水排出,减少自身的重量,使它小于所受到的浮力;如果潜水艇的重量刚好等于它所受到的最大浮力时,便可悬浮在海中。
“长尾鲨”号的悲剧
1963年4月10日,美国国防部新闻发言人沉痛地宣布:“美国海军失去了一艘极其先进的核潜艇‘长尾鲨’号”。“失事地点的水深约2500米,任何救护措施都无法进行。”“长尾鲨”号核潜艇集当时世界核潜艇的全部优点于一体;水下航速高达40节,比水面上速度最快的船只还要快,是当时最先进的攻击型核潜艇。虽然下潜深度是严格保密的,但据事后了解,它能潜至400~500米的深处。而为了安全,它的外壳造得可以经受1000米深海水的压力,而且它的全部作业都是自动控制的。
当天早上,在传来一阵爆炸声后,指挥部就再也听不到“长尾鲨”号的任何声音了。就这样,108名士兵,21名军官和造船专家,永远长眠在了2500米深的海底。据推测,“长尾鲨”号可能遇到了温度异常的海水层,海水密度的突然变化,使它因获得的浮力急剧减小而失控,而且不能及时恢复浮力来保持稳定,直至毁灭。
“长尾鲨”号的悲剧表明,即使是核潜艇也不是万无一失的。尽管人类已经登上了月球,但对深海的了解还很肤浅。征服海洋,探索深海海底,人类还有一段漫长的路要走。
皮卡德与深潜器
人类一直向往着潜到更深的水下去探宝,但这很困难。因为海水越深,压力越大;在水深1000米的地方,海水可以把木材的体积压缩一半;在7600米的深处,空气会被压得像水一样密实;在1万米深的海底,潜水器所受的压强是地面大气压的1000倍。
1554年,意大利人塔尔奇利亚发明制造了木质的球形潜水器,虽然实用价值不大,但对后来的潜水器研制产生了深远的影响。早期的金属潜水器主要用来探寻沉船宝物,它们靠母船拖曳,由母船用钢缆将其悬吊在深深的海中。大海中无风三尺浪,由于母船的不断摇晃,使得钢缆一会儿松弛,一会儿绷紧;而钢缆每绷紧1次,它断裂的危险就增加一分。这种突如其来的绷紧,还会使潜水器发出像遭到鞭打一样的劈啪声,给乘员带来一种不祥的感觉。
潜水器的种种局限性深深触动了瑞士人奥古斯特·皮卡德。他想,既然充满密度比空气小的氢气或氦气的大气球能带着重物升空,为什么不能用密度比海水小的液体来帮助潜水器沉浮呢?1948年10月26日,皮卡德研制的直径为2米的球形潜水器下水了,它带有一个30立方米的充满汽油的浮箱。当潜水器沉入25米深的海底时,驾驶员迅速抛掉帮助潜水器下沉的压载物,返回水面。虽然25米是一个浅得可怜的深度,但从此人们把这种不需借助母船,也不要钢缆悬挂,完全能在深海中自由航行的潜水器叫深潜器,以示与早期潜水器的区别。不久,皮卡德研制的新的深潜器下潜到了1370米,虽然载人舱严重进水,但开创了人类深潜的新纪元。
闯荡万米深渊
1958年,皮卡德和他儿子为美国研制了长15.1米,宽3.5米,可乘载3人的新型深潜器“得里雅斯特”号,首次试潜就达到5600米,第二年达到7315米。1960年,皮卡德的儿子和一名美国海军上尉乘坐另一艘新建的“得里雅斯特”,去闯荡海下万米深渊——马里亚纳海沟。
上午8时23分,“得里雅斯特”号以1米每秒的速度缓缓向下滑行。很快,太平洋海面上的咆哮声消失了,四周静悄悄的,温度计显示出海水的温度在缓缓下降。他们打开探照灯,周围的海水立即被照得透亮。各种各样的鱼儿和其他海洋动物,不时在窗外游过。几分钟后,深潜器突然停止下沉,原来深潜器降到了“温度突变层”;9点整,深潜器降到了水下240米。
马里亚纳海沟呈“V”字形,越往下越窄,因此,稍有偏差,深潜器就有撞上沟壁的危险。到达9500米深时,深潜器果然产生了一阵强烈的摇晃。是到底了?可回声测深仪并没有反应。深潜器已经下潜10000米了,但回声测探仪仍未显出到达海底的任何信息。12点56分,回声测探仪终于有了反射信号,虽然信号微弱,但仍然能显示出此时距海底只有80米了。海水是那样的清澈,借助探照灯,他们透过舷窗看到了一只只身长2~3厘米的红虾,在如此巨大的海水压力下,它们仍然能够生存,简直不可思议。13点06分,“得里雅斯特”号经历了约5个小时的下潜,终于轻轻地碰到了沟底,深度为10916米。人类的灯光第一次照亮了幽深的海底;他们也成了世界上第一批到达地球最深区域的人。
“海沟”号失踪了
利用载人深潜器进行深海探索的风险极大;浩瀚的大洋中未知的、不确定的因素太多了,各种意外随时都有可能出现。使用无人潜水器同样可以完成多种科学研究,以及救生、修理、寻找、探查、摄影等工作。著名的“阿尔文”号无人深潜器曾经找到过落入地中海的氢弹和沉没在海底的“泰坦尼克”号邮船。
1953年,第一艘无人摇控潜水器问世;1980年,法国“逆戟鲸”号无人深潜器成功下潜6000米。1997年3月24日,在太平洋关岛附近海区,日本“海沟”号无人潜水探测器,从“横须”号母船上放入水中,成功潜入10911米深的马里亚纳海沟底部,这是无人探测器的潜水世界记录。不幸的是,2003年5月29日,“海沟”号在日本沿海失踪了。
“海沟”号长3米,重5.6吨,耗资1500万美元。它装备有复杂的摄像机、声纳和一对采集海底样品的机械手,是世界上唯一下潜深度达到7000米的缆控式探测器。“海沟”号失事时的下潜深度为4673米。由于当年的4号台风已经开始接近这一海域,操作人员于当天下午1时29分提前结束调查作业。但在回收“海沟”号时,不知什么原因使它始终无法回到母船的发射架中。紧接着海面控制船与“海沟”号的光缆通信和高达3000伏的电力供应突然中断;“海沟”号失踪了!尽管进行了长达一个月的搜索,但一无所获。
“海沟”号失踪使科学家痛心不已,他们将“海沟”号比作失事的“哥伦比亚”号航天飞机。是的,对科学研究来说,这确实是一个惨重的损失。它再一次表明,人类通向深海的路崎岖不平,还很长很长。